RSSI-based Location Determination via Segmentation-based Linear Spline Interpolation Method

분할기반의 선형 호 보간법에 의한 RSSI기반의 위치 인식

Location determination of mobile user via RSSI approach has received ample attention from researchers lately. However, it remains a challenging issue due to the complexities of RSSI signal propagation characteristics, which are easily exacerbated by the mobility of user. Hence, a segmentation-based linear spline interpolation method is proposed to cater for the dynamic fluctuation pattern of radio signal in complex environment. This optimization algorithm is proposed in addition to the current radiolocation's (CC2431, Chipcon, Norway) algorithm, which runs on IEEE802.15.4 standard. The enhancement algorithm involves four phases. First phase consists of calibration model in which RSSI values at different static locations are collected and processed to obtain the mean and standard deviation value for the predefined distance. RSSI smoothing algorithm is proposed to minimize the dynamic fluctuation of radio signal received from each reference node when the user is moving. Distances are computed using the segmentation formula obtain in the first phase. In situation where RSSI value falls in more than one segment, the ambiguity of distance is solved by probability approach. The distance probability distribution function(pdf) for each distances are computed and distance with the highest pdf at a particular RSSI is the estimated distance. Finally, with the distances obtained from each reference node, an iterative trilateration algorithm is used for position estimation. Experiment results obtained position the proposed algorithm as a viable alternative for location tracking.

RSSI 방법에 의한 모바일 사용자의 위치확인은 최근에 매우 주목을 받는 연구영역이지만, 모바일사용자에 의해 쉽게 변화하는 RSSI의 신호전파특성의 복잡성 때문에 여전히 문제가 많은 부분으로 남아있다. 따라서 본 연구에서는 분할기반의 선형 보간법이 이러한 복잡한 환경에서의 무선신호의 활발한 변화패턴을 안정시키기 위해 제안되었다. 제안된 최적화 알고리즘은 IEEE802.15.4 표준에서 운영되는 현재의 무선 위치인식(CC2431, 칩콘사, 노르웨이) 알고리즘에 추가의 형태로 제안되었다. 첫단계는 다른 정적 위치에서의 RSSI값이 모아지고 정해진 거리에 대한 평균값과 표준편차를 얻기 위한 단계를 거치는 캘리브레이션 모델로 구성된다. RSSI 평탄화알고리즘은 사용자가 움직일 때 각 레퍼런스노드에서 받는 무선신호의 동적변동을 최소화하기 위해 제안되었다. 거리는 첫 번째 단계에서 얻어지는 분할공식을 사용하여 계산되어진다. RSSI값이 하나의 분할보다 크게 떨어지는 경우에는, 확률적 접근방법에 의해서 그 거리가 결정된다. 각 거리에 대한 거리확률분포함수가 계산되고 특별한 RSSI에서 가장 높은 함수값이 거리로 결정되게 된다. 마지막으로 각 레퍼런스 노드로부터 얻어진 거리를 사용하여 삼각측량 알고리즘이 사용되어서 위치 가 결정되게 된다. 실험 결과 제안된 알고리즘에 의해 계산된 위치는 위치추적을 위한 알고리즘으로 매우 가능성있는 결과를 제시하였다.